根据反渗透和纳滤原理可知,渗透和反渗透及纳滤必须与具有允许溶剂(水分子)透过的半透膜(反渗透膜或纳滤膜)联系在一起才有意义,才会出现渗透现象和反渗透或纳滤操作。
反渗透膜:允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的一种功能性的半透膜即被称为反渗透膜。
纳滤膜:允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜称为纳滤膜。
膜系统:由预处理,加药装置,增压泵,水箱,膜装置和电气仪表连锁控制的完整膜法水处理工艺过程即称为膜系统。
影响反渗透和纳滤膜性能的因素:产水通量和脱除率。
膜系统的水通量和脱除率则主要受压力,温度,回收率,进水含盐量和PH值影响。
回收率:是指膜系统中给水转化成产水或渗透液的百分率。
膜系统的设计是基于预设的进水水质而定的,设置在浓水管道上的浓水阀可以调节并设定回收率。回收率常常希望最大化以便获得最大的产水量,但是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限值。
脱盐率:通过反渗透膜从系统进水中除去总可溶性的杂质浓度的百分率,或通过纳滤膜脱出特定组份:如二价离子或有机物的百分数。
透盐率:脱盐率的相反值,它是进水中溶解性的杂质成分透过膜的百分率。
渗透液:经过膜系统产生的净化产水。
流量:进水流量是指进入膜元件的进水流量,常以每小时立方米或每分钟加仑表示。
浓水流量:离开膜元件系统的未透过膜的那部分的“进水”流量。
这部分浓水含有从原水水源带入的可溶性的组份,常以每小时立方米或每分钟加仑表示。
通量:以单位膜面积透过液的流率,通常以每小时每平方米升或每天每平方英尺加仑表示。
稀溶液:净化后的水溶液,为反渗透或纳滤系统的产水。
浓溶液:未透过膜的那部分溶液,如反渗透或纳滤系统的浓缩水。
压力的影响:透过膜的水通量增加与进水压力的增加存在直线关系,增加进水压力也增加了脱盐率,但是两者间的变化关系没有线性关系,而且达到一定程度后脱盐率也将不再增加。
温度的影响:随着水温的增加,水通量几乎线性地增大。
这是因为透过膜的水分子的粘度下降,扩散能力增加;
增加水温会导致脱盐率降低或透盐率增加,这主要是因为盐分透过膜的扩散速率会因温度的提高而加快所致。
盐浓度的影响:盐浓度增加,渗透液也增加,因此需要逆转自然渗透流动方向的进水驱动力大小主要取决于进水中的含盐量。
实验表明:如果压力保持恒定,含盐量越高,通量就越低,渗透压的增加抵消了进水推动力;如果水通量降低,增加了透过膜的盐通量,即降低了脱盐率。
回收率的影响:在进水压力恒定的情况下,如果回收率增加,残留在原水中的含盐量更高,自然渗透将不断增加直至与施加的压力相同,这将抵消进水压力的推动作用,减慢或停止反渗透过程,使渗透通量下降或甚至停止。
RO系统最大可能回收率并不一定取决于渗透压的限制,往往取决于原水中的含盐量和它们在膜面上要发生沉淀的倾向,最常见的微溶盐类是碳酸钙,硫酸钙和硅,应该采用原水化学处理方法阻止盐类因膜的浓缩过程引发的结垢。
PH值的影响:
膜脱盐率特性取决于PH值,水通量也会受到影响,反渗透和纳滤膜相比,在更宽广的PH值范围内更稳定。
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